Wat is patroongelast staal?

Patroongelast staal is staal dat bestaat uit verschillende samengestelde laagjes die aan elkaar zijn bevestigd doormiddel van verhitting. Door deze verschillende laagjes staal ontstaat een bepaald patroon vandaar dat men het heeft over patroongelast staal. Het lassen van deze laagjes staal gebeurd echter niet doormiddel van een lasproces in plaats daarvan wordt het lassen gedaan door staal te verhitten waardoor het aan elkaar gesmeed kan worden. Daarbij kan het staal ook doormiddel van uitsmeden gevouwen worden. Door het staal meerdere keren te vouwen ontstaan veel laagjes waardoor het patroon complexer wordt. Patroongelast staal is in feite een soort damaststaal. Naast het patroongelast staal is ook wootz een variant van damaststaal. In het Engels noemt met patroongelast staal ‘patternwelded steel’.

Damaststaal en samengesteld staal
Patroongelast staal is samengesteld staal en dit klopt in de meest letterlijke zin. Patroongelast staal bestaat namelijk uit verschillende laagjes staal die in de praktijk ook vaak van verschillende staalsoorten of staallegeringen zijn gemaakt. Er kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van staal met meer of minder koolstof of staal dat verontreinigd is met vanadium. Tijdens het verhitten en uitsmeden van het staal worden de lagen heet staal aan elkaar gesmeed en wordt de koolstof gelijkmatig over het staal verdeeld. Daarnaast wordt het koolstof ook voor een deel verbrand. Ook andere onzuiverheden worden tijdens het smeden voor een deel verwijderd uit het staal. De benaming damaststaal is afgeleid van staal dat ongeveer 400 na Christus in India werd geproduceerd en in het Midden-Oosten werd bewerkt tot damaststalen messen en zwaarden.

Smeedijzer
Voor het maken van patroongelaststaal is het belangrijk om te begrijpen hoe smeedijzer ontstaat. Dit begint met het winnen van ijzer uit ijzererts in een schachtoven. Daarbij zal het smeltpunt van ijzer niet worden bereikt. Hierdoor wordt voorkomen dat het ijzer teveel koolstof zou absorberen waardoor er gietijzer zou ontstaan. Gietijzer bevat teveel koolstof en is daardoor te breekbaar. Gietstaal bevat echter veel onzuiverheden en die moeten er doormiddel van smeden uitgeperst worden. Daarbij wordt het smeedijzer meerdere keren dubbel gevouwen en vervolgens met een hamer plat geslagen. Dit zorgde er voor dat het smeedijzer uit meerdere lagen bestaat. Dit gelaagde ijzer bevat lagen van ongeveer dezelfde soorten ijzer met meer of minder verontreinigingen er in. Dat geeft een bepaald patroon dat zichtbaar is. Een groot deel van het ijzer dat gebruikt werd tot in de middeleeuwen was voorzien van deze gelaagdheid.

Hoe ontstaat het patroon in patroongelast staal?
In de vorige alinea’s werd al duidelijk dat door het vouwen en smeden van smeedijzer verschillende lagen ontstaan. Eventueel kan men het staal chemisch behandelen waardoor de laagjes nog beter zichtbaar zijn. Ook kan koolstof worden toegevoegd aan het ijzer om het staal hardbaar te maken. Dit kan onder andere gedaan worden door dunne ijzeren staafjes te gaan verhitten in een omgeving met veel koolstof. Het koolstof uit deze omgeving lost dan op in de oppervlakte van de ijzeren staafjes. Deze koolstofrijke ijzeren staafjes kunnen vervolgens weer ‘gelast’ worden samen met het andere smeedijzer. Vervolgens kunnen ook deze staafjes met de rest van het smeedstaal uitgesmeed worden en gevouwen worden. Daardoor wordt de koolstof weer verder verdeeld door het staal en ontstaat er een nog duidelijker patroon.

Er kunnen echter nog meer interessante patronen ontstaan door te experimenteren met verschillende verontreinigingen. Zo kunnen donkere lijnen ontstaan of juist lichtere lijnen. Vanaf de 3de eeuw werden zwaarden opgebouwd uit staven gelaagd staal die ook nog eens getordeerd werden. Dit houdt in dat deze lagen gelaagd staal tijdens het verhitten gedraaid werden. Daardoor ontstonden verschillende soorten patronen zoals V- N- of W- patronen. Deze patronen ontstaan door resp. 2, 3 of 4 getordeerde staven te smeden. Het torderen van gelaagd staal zorgt tijdens het smeedproces niet voor een betere kwaliteit. Vermoedelijk werd dit smeedproces ingevoerd voor de sier. Ook tegenwoordig worden nog sierobjecten gemaakt van patroongelast staal.

Modern patroongelast staal
Tegenwoordig is het niet meer nodig om patroongelast staal te maken. Er zijn moderne goedkope productiemethoden waarmee hoogwaardig staal kan worden geproduceerd. Daardoor is patroongelast staal voornamelijk staal dat vanwege de sierwaarde wordt vervaardigd. Er zijn een aantal bedrijven die zich hier nog mee bezig houden. Meestal gaat het om messensmeden en andere kleine smederijen die blanke wapens van hoge sierwaarde fabriceren. Dit is vooral handwerk. Blanke wapens is een verzamelnaam voor messen, zwaarden, dolken en andere snij- en steekwapens. Ook vuurwapens werden vroeger deels van patroongelast staal gemaakt maar dat komt tegenwoordig nog maar zeer zelden voor.  

Wat is wootz gietstaal?

Wootz is een speciaal soort hard gietstaal dat ontstaan is door smeedijzer en gietijzer met elkaar te versmelten en te smeden. Wootz is een variant van damaststaal net als patroongelast staal alleen wordt wootz op een andere manier gemaakt. Wootz wordt en werd als damaststaal gebruikt voor de vervaardiging van messen, zwaarden, bijlen en andere scherpe voorwerpen. Naast goede mechanische eigenschappen heeft wootz ook nog een grote sierwaarde. Hieronder kun je meer lezen over de toepassing, eigenschappen en kenmerken van wootz.

Waar komt de benaming wootz vandaan?
Wootz wordt uitgesproken als  “woets” en is oorspronkelijk afkomstig uit India. Volgens de Oxford English Dictionary is het woord ‘wootz’ mogelijk een drukfout voor wook. Het woord ‘wook’ is de Engelse verbastering van ukku, dit woord wordt uitgesproken met een ‘w’ aan het begin. Het woord ukku is in verschillende Zuid-Indische talen het woord dat wordt gebruikt voor staal. Dit zou betekenen dat wootz eigenlijk staal zou betekenen. Op zich is de keuze voor het woord niet bijzonder want wootz werd vanuit de oudheid al in India geproduceerd. Vervolgens werd een deel daarvan geëxporteerd naar het Midden-Oosten. Daar werd het staal uit India in verschillende lagen op elkaar gesmeed waardoor het zogenaamde damaststaal ontstond. Dit staal zou ongeveer rondom het jaar 300 na Christus ontwikkeld zijn. Er zijn echter ook geschiedkundigen die beweren dat damaststaal al veel ouder is en dat het 200 vóór Christus.

Toepassing van wootz
Wootz werd tot het begin van de 19
e eeuw geproduceerd en werd vooral toegepast voor de productie van wapens. De unieke manier van smeden zorgde er voor dat een mes of zwaard van damast zowel scherp als hard was. Ook moeten blanke wapens, zoals zwaarden en messen ook wel worden genoemd,  een bepaalde vorm van elasticiteit hebben. Wootz of damaststaal heeft vaak een elastische kern die er voor zorgt dat het wapen minder snel breekt. Naast messen en zwaarden werden ook sabels en dolken van damast gemaakt. De wapens hebben een bijzondere tekening die ontstaat doordat de ijzercarbide (cementiet) in het staal bij het afkoelen uitkristalliseert in speciale lijnen.

Hoe wordt wootz geproduceerd?
Wootz wordt ook wel een kroezenstaal genoemd. Dit houdt in dat bij de vervaardiging van dit staal een smeltkroes wordt gebruikt. In deze smeltkroes wordt in dit geval smeedijzer, dat een laag koolstofgehalte bevat, samengevoegd bij gietijzer, dat een hoog koolstofgehalte bevat. Het is daarbij belangrijk dat het metaal wordt afgeschermd door een vloeibaar glas. Daardoor neemt het metaal geen extra koolstof op. Als dat wel zou gebeuren dan wordt het metaal verandert in gietijzer door het hogere koolstofpercentage. Naast koolstof bevat wootz ook andere verontreinigingen zoals vanadium. Dit zorgt er voor dat wootz heel hard is.

Het smeedijzer moet zacht en buigzaam blijven en daardoor een laag koolstofgehalte bevatten. Het gietijzer is echter veel harder en daardoor ook breekbaarder. Gietijzer bevat echter wel veel koolstof en kan daardoor ook veel scherper worden gemaakt. Als een ervaren smid de juiste verhouding hanteert kan een sterk staalproduct worden gemaakt namelijk wootz. Door de verschillende lagen is het materiaal zowel elastisch als hard. Het staal is goed hardbaar. Doordat vanadium aanwezig is als verontreiniging kan een deel van de koolstof zich afscheiden in zeer harde carbiden.

Deze carbiden zijn van zichzelf behoorlijk bros maar doordat ze in het wootz damast zijn gesmeed in het flexibele staal worden de kwetsbare plekken verminderd. Zo ontstaat een goede combinatie van hardheid en sterkte. In het wootz kun je de combinatie van staal en carbiden zien in de vorm van donkere en lichte tinten wanneer deze zijn ge-etst.

Wootz als modern smeedproces?
In de alinea over de benaming van wootz werd duidelijk dat wootz een oud proces is dat gebruikt werd voor het maken van blanke wapens. De kennis van het oorspronkelijke proces is niet geheel verloren gegaan. John Verhoeven van de Universiteit van Iowa en een Californische smid, genaamd Alfred Pendray, hebben het vermoedelijke recept voor wootz weer herontdekt. Dit gebeurde rond 1980. Zij trokken de conclusie dat een nauwkeurige verhouding van temperatuur en duur van verhitting van belang ik bij het bij het maken van het wootz-staal. Ook de samenstelling van het erts is van cruciaal belang. Zo moet de erts rijk zijn aan fosfor en vooral,  sporen bevatten van vanadium, molybdeen of andere soortgelijke carbide-vormende elementen.

Tegenwoordig zijn er nog siersmeden die het wootzproces nog goed beheersen. Er zijn echter al veel meer moderne methoden ontstaan om sterk en hard staal te verkrijgen. Wootz is daardoor een proces dat niet veel gebruikt wordt. Het is een arbeidsintensief proces dat behoorlijk kostbaar is. Daarom wordt damaststaal zoals wootz door liefhebbers gefabriceerd in manufacturen oftewel kleine fabriekjes aan huis die voorzien zijn van een smederij.  Er zijn nog steeds wapens op de markt die van wootz zijn gemaakt of damaststaal. Het damasteren kan echter ook op andere manieren worden gedaan. Men kan dus niet zeggen dat elk voorwerp van damast wootz is. Het zou ook patroongelast staal kunnen zijn.

Wat is damaststaal of damast?

Damaststaal of damast is benaming voor gevouwen staal en staal dat uit meerdere lagen gesmeed is. Naast de benamingen damast of damaststaal wordt ook wel de benaming Damascusstaal of damasceens staal gebruikt en heeft met het ook wel over gedamasceerd staal. Door het vouwen of damasteren van staal kunnen de eigenschappen van het staal, of het product dat daarvan gemaakt wordt, verbeteren. Dit is een proces dat doormiddel van verhitten en smeden gebeurd. Door het vouwen en uitsmeden van staal ontstaat een sterk product. Er zijn echter twee verschillende methoden die gehanteerd kunnen worden om damaststaal te verkrijgen. Omdat deze methoden van elkaar verschillen ontstaan er ook bepaalde varianten van damaststaal namelijk wootz en patroongelast staal.

Eigenschappen van damaststaal
De eigenschappen van het staal worden verbeterd door het damasteren van staal. Hierbij werd een stuk ruw staal gesmeed in een brede vorm om vervolgens doormiddel van smeden dubbelgevouwen te worden. Daarna kan het staal desgewenst nog meerdere keren worden gevouwen en uitgesmeed worden. Hierdoor kan damaststaal bestaan uit tientallen dunne laagjes staal. Om die reden heeft men het ook wel over gevouwen staal zoals in de inleiding is benoemd. Damast staal kan verschillende eigenschappen hebben.

Deze zijn afhankelijk van het soort staal dat wordt gebruikt tijdens het smeden. Staal met een hoger koolstofpercentage er in zal harder zijn en scherper gemaakt kunnen worden. Staal met minder koolstof is elastischer. Een smid kan de eigenschapen van damaststaal door het vouwen en smeden van het staal aanpassen aan de wensen van de gebruiker. Damaststaal kan dus verschillende eigenschappen hebben. Ook het uiterlijk van een voorwerp van damaststaal kan verschillen. De verschillende metalen laagjes waaruit het voorwerp is gemaakt zijn meestal wel zichtbaar. Door het chemisch en mechanisch bewerken van damaststaal kunnen de laagjes duidelijker zichtbaar worden gemaakt. Die laagjes vormen een belangrijk kenmerk van damaststaal. De laagjes kunnen uit rechte lijnen bestaan maar ook uit verschillende complexe vormen.

Voordelen van damaststaal
Naast de sierwaarde die ontstaat door de verschillende laagjes staal heeft damaststaal ook nog een aantal voordelen.

  • Tijdens het vouwen en smeden van damaststaal worden de verontreinigingen die in het staal zitten verdeeld over het stuk staal. Daardoor verdwijnen de zwakke plekken uit het staal. Verder wordt ook de kristalstructuur van het staal verfijnd door het smeden van het staal. Door deze fijnere kristaalstructuur is het product sterker en zal het minder snel breken.
  • Het percentage koolstof uit het staal neemt af door het smeedproces. Het staal wordt regelmatig verhit in het vuur waardoor een deel van het koolstof verdwijnt. Verder wordt de koolstof meer verspreid over het product.

Oorsprong van damaststaal
Oorspronkelijk komt damaststaal uit India. Vanuit dit land werd het staal in de vorm van verschillende ingots verscheept naar het Midden-Oosten. Deze ingots zijn gegoten ‘broodjes’ staal die door smeden gebruikt kunnen worden om ze te vervormen tot bijvoorbeeld zwaarden en messen. Damasceense kooplieden verkochten deze damaststalen messen en zwaarden onder andere in Europa. Zo ontstond de benaming Damasceens staal oftewel damaststaal. Tegenwoordig worden de meeste messen op een andere manier vervaardigd omdat de methoden om hoogwaardig staal te verkrijgen zijn veranderd. Damaststaal heeft echter wel aantrekkelijke eigenschappen en ziet er vaak mooi uit. Daarom worden ook tegenwoordig nog steeds voorwerpen gemaakt van damaststaal. De volgende voorwerpen kunnen worden gemaakt van damaststaal:

  • Messen
  • Zwaarden
  • Dolken
  • Sabels
  • Bijlen

Deze producten kunnen worden gebruikt maar zullen in de meeste gevallen vooral voor de sier worden vervaardigd door siersmeden.

Wootz of patroongelast staal
Tegenwoordig wordt de benaming damast als verzamelnaam gebruikt voor twee soorten staal die door twee verschillende productietechnieken tot stand worden gebracht:

  • Wootz wordt ook wel bulat genoemd. Dit is een soort hard gietstaal dat oorspronkelijk uit India komt. Wootz wordt gemaakt door smeedijzer met laag koolstofgehalte in een smeltkroes samen te smelten met gietijzer met zeer hoog koolstofgehalte. Daarbij wordt vloeibaar glas gebruikt om het metaal af te schermen zodat dit geen koolstof opneemt en haar eigenschappen dus niet veranderen. Smeedijzer is zacht en buigzaam en daardoor elastisch en gietijzer is bros en hard en kan daardoor scherp geslepen worden. Door zowel smeedijzer en gietijzer in de juiste verhouding te verwerken tot Wootz ontstaat een staal dat goed hardbaar is.
  • Patroongelast staal dat ook wel ‘patternwelded’ staal wordt genoemd. Dit is staal dat is samengesteld. Hierbij worden verschillende soorten staal aan elkaar gelast. Dit gebeurd niet met een lasapparaat maar door staal te verhitten op een temperatuur waarbij het mogelijk is om staal aan elkaar te hechten. Hierbij kan staal worden uitgesmeed en gevouwen zodat ook bij dit proces de koolstof gelijk wordt verdeeld over het staalproduct.

Door gebruik te maken van twee of meer verschillende staalsoorten kunnen er verschillende patronen en kleurverschillen worden verkregen. Dit kan bijvoorbeeld door staal te gebruiken met een verschillend koolstofgehalte. Het verschil in koolstofgehalte zorgt er ook voor dat het staal een verschillende hardheid en elasticiteit heeft. Damast staal wordt tegenwoordig op verschillende manieren gemaakt daarom hanteert men voor de verduidelijking meestal de termen patroongelast staal of wootz. Hiermee wordt het verschil in de productietechnieken duidelijk.

Wat is het verschil tussen een verspanende bewerking en een niet-verspanende bewerking?

Vormgevingstechnieken zijn technieken die worden gebruikt om een basismateriaal te vervormen tot een gewenst product. Het hiervoor benodigde basismateriaal kan uit verschillende grondstoffen bestaan, bijvoorbeeld uit hout, kunststof, glas, steen  of metalen. Vervormingstechnieken worden ingedeeld in verschillende bewerkingen. Een voorbeeld van deze indeling is de scheiding tussen verspanende bewerkingen en niet-verspanende bewerkingen. Vooral in de metaalbranche/ metaaltechniek wordt deze onderverdeling gehanteerd. Hieronder zijn de verschillen tussen deze vormgevingstechnieken beschreven.

Verspanende bewerking
Verspanende bewerkingen worden veel toegepast in de werktuigbouwkunde. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van verschillende werktuigmachines. Werktuigmachines die verspanende bewerkingen uitvoeren hebben als gemeenschappelijk kenmerk dat er kleine deeltjes van het werkstuk of uitgangsmateriaal worden weggenomen. Voorbeelden van verspanende bewerkingen zijn draaien, boren, frezen en zagen. Ook slijpen en schaven kunnen tot de verspanende bewerkingen worden gerekend. Bij deze bewerkingen worden kleine deeltjes van het werkstuk verwijdert om het werkstuk de gewenste vorm of afmeting te geven. Deze kleine deeltjes hebben meestal de vorm van een spaantje of spanen, daarom wordt de bewerking van deze werktuigmachines ook wel verspanende bewerking genoemd. Verspanende bewerkingen worden vooral uitgevoerd in de werktuigbouwkunde bij bijvoorbeeld het maken van matrijzen of onderdelen van machines zoals lagers.

Niet-verspanende bewerking
Een niet-verspanende bewerking is een bewerking of techniek die wordt gebruikt om uitgangsmateriaal of basismateriaal in een bepaalde vorm te brengen zonder dat daarbij spanen van het werkstuk worden verwijdert. Dit is het grote verschil met een verspanende bewerking of een verspanende techniek.

Lassen
Lassen is een voorbeeld van een niet-verspanende bewerking die veel in de metaaltechniek wordt toegepast. In de praktijk worden verschillende lasmethodes gebruikt om werkstukken te maken. Doormiddel van lassen kan een lasser een niet-uitneembare verbinding maken tussen metalen. Ook kunststoffen kunnen gelast worden. Voor het maken van een goede las moeten verschillende factoren op elkaar worden afgestemd. Allereerst moet het materiaal goed lasbaar zijn. Daarnaast moet men de juiste lasmethode kiezen en het juiste toevoegmateriaal. In de meeste gevallen hoeft de lasser deze aspecten niet zelf uit te zoeken en kan hij of zij navraag doen bij een lasbaas of lastechnicus. Een lastechnicus is iemand met een opleiding International Welding Specialist (IWT) of een opleiding Middelbaar Lastechnicus (MLT). Deze werknemers hebben veel ervaring op het gebied van lassen en alle kwaliteitsaspecten en theoretische aspecten die daarbij aan de orde komen.

Verder wordt bij veel laswerk een lasmethodebeschrijving (LMB) gegeven of een Welding Procedure Specification (WPS). Hierin staat informatie die de lasser moet gebruiken om de las vakkundig te maken conform de Europese of Internationale voorschriften. De lasmethodebeschrijving / Welding Procedure Specification is gekoppeld aan de lasmethodekwalificatie van het desbetreffende bedrijf waar de lasser werkzaam is.

Gieten
Sommige metalen en kunststoffen kan men ook in de juiste vorm gieten. Hierbij komen ook geen spanen aan de orde daarom is gieten een voorbeeld van een niet-verspanende bewerking. Gieten wordt tegenwoordig veel toegepast bij kunststoffen en kan op verschillende manieren worden gedaan. Een voorbeeld hiervan is spuitgieten. Ook extruderen wordt bij kunststoffen regelmatig als vormgevingstechniek toegepast. Naast kunststof wordt ook ijzer en staal in vormen gegoten. Hierdoor ontstaat gietijzer en gietstaal. Kenmerkend voor het gietproces is dat het kunststof granulaat, ijzer of staal eerst in vloeibare vorm moet worden gebracht voordat het gegoten of gespoten kan worden. Over het algemeen moet daarvoor het materiaal verhit worden. Het verhitte materiaal wordt door gieten of spuitgieten in de juiste vorm gebracht. Na afkoeling behoudt het materiaal zijn nieuwe vorm.

Overige niet-verspanende bewerkingen
Voor het plastisch vervormen van metalen platen kunnen ook verschillende niet-verspanende bewerkingen worden uitgevoerd. Hierbij kan men denken aan buigen, walsen, zetten en kanten. Ook dieptrekken, persbuigen, wikkelbuigen en explosief vervormen zijn vervormingstechnieken. Als men gaten wil maken in plaat kan men ook ponsen of snijden. Doormiddel van lasers kan men uitgangsmateriaal in een bepaalde vorm brengen.

Eroderen en vonken
Doormiddel van eroderen en vonken kunnen metalen ook vervormd worden. Hierbij wordt gebruik gemaakt van elektrodes. Het werkstuk vormt een elektrode en daarnaast is er een vormgevende elektrode. Tussen de werkstukelektrode en de vormgevende elektrode wordt doormiddel van een machine een kortsluiting gemaakt. Hierbij ontstaan vonken tussen de elektrodes. Deze vonken zorgen er voor dat er deeltjes van het uitgangsmateriaal worden verwijdert. Deze deeltjes smelten tijdens het processen en lossen op in de hitte van de vonken. Vervolgens worden de restjes van de metaaldeeltjes verwijdert door het diëlektricum. Dit is een speciale olie die niet geleid. In de metaaltechniek wordt eroderen en vonken ingedeeld in de verspanende bewerkingen. Er zijn echter ook metaalbedrijven die eroderen juist een niet-verspanende bewerking noemen.

Wat zijn de verschillen tussen gietstaal en gietijzer?

In de werktuigbouwkunde of de metaalsector worden verschillende materialen en metalen gebruikt. Van alle metalen wordt staal het meeste gebruikt. Dit materiaal is ijzer met een klein percentage koolstof.  Staal kan op verschillende manieren in de gewenste vorm worden gebracht. Hierbij kan gedacht worden aan walsen, smeden en buigen. Ook kunnen producten in de juiste vorm worden gegoten. Er zijn echter een aantal verschillen tussen gietstaal en gietijzer. Deze verschillen zitten niet alleen in het materiaal, ook de verwerkingsprocessen tussen gietijzer en gietstaal zijn verschillend.

Sterkte van het materiaal
Gietstaal is sterker dan gietijzer. Daarom wordt gietstaal gebruikt bij producten die onder een grotere druk of belasting komen te staan. Gietstaal is minder breekbaar dan gietijzer. Hierdoor is gietstaal minder breekbaar en heeft het een smeltpunt van 1450-1550 gr C. Dit smeltpunt is 200 gr C hoger dan het smeltpunt van gietijzer. Hierdoor worden hogere eisen gesteld aan de oeverbekleding, de gietvormen en de smeltkroes.

Vormvullend vermogen
Verder is gesmolten gietstaal ook stroperiger dan gietijzer en is het vormvullend vermogen minder goed. Daardoor is het gegoten product minder strak en zal men rekening moeten houden met nabewerking. Gietstaal moet in ieder geval na het gieten worden gegloeid. Dit wordt ook wel spanningsarmgloeien genoemd en wordt gedaan om de spanning in het materiaal te verminderen. De inwendige spanning van gietstaal ontstaat door de grote krimp die veroorzaakt door het stollen van gietstaal. De krimp van gietstaal is 2 procent en dat is twee keer zo groot als de krimp die ontstaat dor het stollen van grijs gietijzer. Door deze grote krimp kunnen slinkholtes ontstaan in het gietstuk. Deze slinkholtes worden ook wel lunkers genoemd.

Wanddikte van gietstaal
Over het algemeen is gietstaal alleen geschikt voor het gieten van producten van een grote wanddikte. Deze wanddikte moet minimaal 7 millimeter zijn. Gietstaal is goed te bewerken en de sterkte en taaiheid van dit materiaal kunnen doormiddel van veredelen worden verbetert.

De prijs van gietstaal en gietijzer
Over het algemeen is gietstaal duurder dan gietijzer. Dit komt doordat de bewerking van gietstaal duurder is dan de bewerking van gietijzer. De kosten van de bewerking zitten vooral in de hogere verwerkingstemperatuur en de grotere bewerkingtoeslag/ nabewerking.

Wat is gietstaal en waar wordt dit toegepast?

Gietstaal wordt ook wel afgekort met GS is staal dat in verschillende vormen gegoten kan worden. Hierdoor lijkt gietstaal op gietijzer. De eigenschappen van gietstaal zijn echter anders dan de eigenschappen van gietijzer. Oorspronkelijk was gietstaal het welstaal dat uit erts gewonnen werd en vervolgens uit de puddeloven werd omgesmolten in een smeltkroes. Deze methode werd gebruikt om de slak te verwijderen en een hoogwaardiger materiaal te verkrijgen. Door deze methode toe te passen hoefde men niet te smeden.

In omstreeks  1740 werd de omsmeltmethode ontwikkeld door Benjamin Huntsman. De manier waarop gietstaal werd bereid was geheim. De samenstelling van de vuurvaste bekleding van de kroezen werd niet vrijgegeven. Daarnaast werden ook de toeslagstoffen niet bekend gemaakt door bedrijven die gietstaal produceerden. De reden voor deze geheimzinnigheid was de concurrentie. Men wilde deze productieprocessen zo geheim mogelijk houden zodat men in staat was om betere producten te produceren van gietstaal dan de concurrenten. In Duitsland produceerde de Krupp staalfabrieken in 1815 gietstaal en Jacob Mayer in 1836.

In eerste instantie werd gietstaal in coquilles gegoten. Deze werden dan vervolgens in blokken verkocht aan andere bedrijven die hier producten van konden maken. Dit waren bijvoorbeeld de smederijen. Een smid kon van deze blokken gietstaal verschillende gebruiksvoorwerpen maken. Ook gereedschappen en machineonderdelen werden door een smid vervaardigd. Jacob Mayer was er in 1851 in geslaagd om staal rechtstreeks in bepaalde giervormen te gieten. Hierdoor werd het werk van de smid overbodig. Staal hoefde niet meer in een bepaalde vorm gesmeed te worden. Staal kon in de juiste vorm worden gebracht door het gietproces. Toch waren smeden nog steeds nodig omdat niet alle vormen geschikt zijn om gegoten te worden. Staalgieten werd vooral toegepast voor het produceren van wielbanden en schrijven voor spoorwegen. Ook voor het vervaardigen van scheepsonderdelen en onderdelen voor machines werd staalgieten gebruikt.

Tegenwoordig wordt staalgieten nog steeds toegepast. Gietstaal is in verschillende legeringen verkrijgbaar. Daardoor zijn de eigenschappen van gietstaal verschillend. Over het algemeen wordt gietstaal ingedeeld in ongelegeerd gietstaal, laag gelegeerd gietstaal  en hooggelegeerd gietstaal.

  • Ongelegeerd gietstaal bevat maximaal 0,30% Koolstof en 1,5% Mangaan. Dit staal is vooral voor algemeen gebruik geschikt bijvoorbeeld voor de industrie en machinebouw. Vooral in een omgeving, waar hoge mechanische eigenschappen worden gevraagd van onderdelen, wordt gietstaal gebruikt.
  • Laaggelegeerd gietstaal  bevatten verschillende legeringselementen. Het percentage Koolstof is <0,30%. Daarnaast bevat laaggelegeerd gietstaal een percentage Chroom (1 – 5%)  en Molybdeen (max. 1,75%) ook Wolfram, Titanium en Vanadium kunnen worden toegevoegd. De keuze voor deze metalen is afhankelijk van de eisen die aan het product worden gesteld.
  • Hooggelegeerd gietstaal wordt vooral gebruikt voor het vervaardigen van onderdelen en gereedschappen waaraan specifieke eisen worden gesteld. Hierbij kan gedacht worden aan corrosiebestendigheid, slijtvastheid en hittebestendigheid.

Waar wordt gietstaal toegepast?
Gietstaal wordt vooral toegepast in de industrie en de machinebouw. Het is vooral geschikt voor onderdelen die zwaar belast worden. Verder is gietstaal goed lasbaar. Gietstaal wordt op verschillende manieren aangeduid. De aanduiding geeft aan waar het gietstaal geschikt voor is.

  • G: is gewoon gietstaal
  • GS: gietstaal, de letter ‘S’ staat voor de Engelse term: Sructural steel. Dit is gietstaal voor staalconstructie doeleinden en moeten tegen een zware belasting kunnen.
  • GP: gietstaal, de letter  ‘P’ staat voor de Engelse term: Pressure. Dit gietstaal is vooral geschikt voor drukvaten en pomphuizen. Dit zijn apparaten die onder grote druk komen te staan.
  • GE: gietstaal, de letter ‘E’ staat voor de Engelse term: engineering. GE: gietstaal wordt vooral gebruikt in de machinebouw.

Na de bovengenoemde letters worden in de aanduiding van gietstaal ook cijfers genoemd. Deze cijfers kunnen de Minimum rekgrens in N/mm2 aanduiden, ook kunnen de cijfers worden gebruikt om de legering aan te duiden.